1、精選優質文檔-傾情為你奉上AD637中文數據手冊By Hi_Cracker whu 高精度，寬帶有效值直流轉換器FEATURES精度高：0.02最大非線性，0 V至2 V 有效值輸入波峰因數為3時有0.10的附加誤差寬的帶寬：2 V有效值輸入時的帶寬為8MHz100 mV的有效值貸款為600kHz計算：真有效值平方均方絕對值dB輸出（60 dB的范圍內）允許片選/斷電功能 模擬三態操作靜態電流降低到從220毫安到350A封裝形式：14引腳SBDIP，低成本CERDIP14引腳和16引腳SOIC_WGENERAL DESCRIPTION AD637是一個完整的，高精度單片RMS-to- DC轉換

2、器，它可以計算任何復雜波形的真有效值。在集成電路的rms-to-dc 轉換器領域，它提供了前所未有高性能，并且可以在精度，帶寬和動態范圍方面和分立模塊化技術相媲美。在AD637采用了波峰因數補償方案，當測量信號的波峰因數達到10時，他的額外誤差仍然保持在低于1%的水平。對于寬帶寬的AD637，當輸入信號的有效值是200 mV 時，可以測量高達600 kHz的信號，當輸入信號的有效值是1V 時，它可以測量的信號高達8 MHz。 與ADI公司以前的單片有效值轉換器相同， AD637有一個輔助dB輸出，提供給用戶。對數均方根形式的輸出被引到了一個單獨的引腳，允許直接的范圍為60 分貝的dB測量。用戶

3、通過設定基準電流來選擇0 dB參考電壓，這個參考電壓可以在0.1 V和2.0 V（均方根）之間變化。允許用戶通過控制連接在AD637上的芯片選通端，使AD637在不工作期間，將電源電流降低到2.2毫安至350A。此功能保證了在遠程與手持式設備中有效值測量精度的同時，使其功耗也是最低的。此外，當AD637掉電時，輸出變為高阻抗狀態。這允許幾個AD637s連接在一起，形成一個寬頻帶真有效值多路轉換器。 AD637保護輸入電路免受超過電源電平的過載電壓的影響。如果不提供電源電壓，設備不會被輸入信號損壞。 AD637是提供以下應用：商用溫度范圍（0°C至70°C）的應用，此時精確度

4、是J和K等級；工業溫度范圍（-40°C至+85°C）的應用，此時精確度是A和B；在-55°C至+125°C的溫度范圍內，此時精確度是S。所有的版本都存在以下的密封形式，14引腳SBDIP，14引腳CERDIP和16引腳SOIC_W封裝。 AD637可以得出任何復雜的交流（或交流加直流）輸入波形的真均方根，平均平方或絕對值，并給出了一個等效的直流輸出電壓。一個波形的真有效值是比平均整流信號有用的，因為它直接與信號功率相關連。一個統計信號的rms值也是與其標準差相關聯的。 AD637通過激光晶圓修整，在無需外部微調的條件下就可以達到額定性能。唯一需要的外部元

5、件是一個電容器，用于設置平均時間周期。電容值也決定了低頻率精確度，紋波水平，穩定時間。芯片上的緩沖放大器可以作為一個輸入緩沖器，也可以配置成一個有源濾波器。該過濾器可以減少交流紋波量，提高精度。FUNCTIONAL DESCRIPTIONAD637體現了是一種隱式求解均方根的方法，他克服了直接有效值計算固有的限制。AD637進行的實際計算如下方程所示：（見美信官網數據手冊）。圖4是一個簡化的示意性的AD637，可以細分為四個主要部分：絕對值電路（有源整流器），平方器/除法器，濾波電路，緩沖放大器。輸入的交流或直流電壓（VIN）可以通過有源整流器A1和A2，被轉換為一個單極電流I1。I1驅動平方

6、/除法器的一個輸入端，它具有轉換功能。（表達式見美信官網數據手冊）平方/除法器輸出電流I4驅動A4，與外部的平均電容形成一個低通濾波器。如果濾波器的RC時間常數遠遠大于輸入信號的最長周期，則A4的輸出正比于I4的平均值。此濾波放大器的輸出提供給A3，產生I3，然后返回到平方/除法器完成隱式均方根計算。（表達式見美信官網數據手冊）、 為了計算輸入信號的絕對值，平均電容器被刪去。然而，在平均電容器引腳接一個小的電容，大約5pf，可以增加穩定性。該電路的工作過程與均方根的配置相同的，不同的是現在I3等于I4。（表達式見美信官網數據手冊） 分母電流也可以提供由引腳6出的外部參考電壓（VREF）提供。該

7、電路的工作過程與有效值的計算情況相同，不同的是現在I3與VREF成比例。（表達式見美信官網數據手冊）STANDARD CONNECTIONAD637在主要目的是有效值測量的應用中的連接是簡單的。圖5顯示rms測量的標準連接，只有需要一個外部電容設置平均時間常數即可。在此配置中，AD637計算任何輸入信號的真有效值。平均誤差的大小依賴于平均電容的容值，他只在低頻率條件下存在。例如，如果濾波電容Cav是4F，則誤差在10 Hz時為0.1，在3 Hz時增大到1。若要測量交流信號，AD637可以在輸入端串聯一個非極性電容進行交流耦合，如圖5中所示。AD637的性能可以容忍電源電壓的微小變化，然而，如果

8、使用的電源含有相當大的高頻脈動，這可以通過一個0.1F的旁路電容，來完成電源的耦合，瓷片電容應盡可能的靠近設備。AD637的輸出信號的范圍是電源電壓的函數，如圖6中所示。輸出信號，可以使用緩沖或不使用緩沖，這主要取決于負載的特性。如果需要沒有緩沖的的電路，則緩沖器輸入端（引腳1）需要接到公共端。 AD637輸出能夠驅動，電流5毫安阻值2k的負載，而不會降低該裝置的精度。CHIP SELECTAD637包括一個芯片選擇功能，它允許用戶減少靜態電流從2.2毫安到350A。這是通過用低于0.2 V的直流驅動CS引腳（Pin5）實現的。在這些條件下，輸出進入高阻抗狀態。除了降低功率消耗以外，也使多個A

9、D637可以并聯連接，以形成一個寬頻帶有效值多路轉換器。通過將引腳5置高來禁用該芯片。OPTIONAL TRIMS FOR HIGH ACCURACYAD637包括提供了對輸出偏移和比例因子錯誤的修整，從而顯著降低最大總誤差，如圖7中所示。殘余誤差是由于在絕對值電路中的不可調輸入偏置和設備本身的非線性所導致的。參照圖8，微調過程如下：偏移微調：輸入信號引腳（VIN）接地，然后調整R1 直至輸出引腳9輸出0V即可。或者，調節R 1，直到在輸出端得到最接近期望的VIN值為止。比例因子微調：在輸入端串聯R4來降低比例因子的浮動范圍。連接所需的滿量程至輸入端VIN，這里可以使用直流或校準的交流信號，然

10、后微調電阻R3，直到在引腳9得到正確的輸出（即，在輸入端輸入1 V直流的直流信號，然后在輸出端得到1.000 V DC）。 輸入一個 2 Vpp的正弦波，產生0.707 V直流輸出。其他的錯誤是由于非線性引起的。CHOOSING THE AVERAGING TIME CONSTANTAD637可以得出AC和DC信號的真有效值。對于直流輸入信號，輸出跟蹤輸入信號的絕對值，對于交流信號，AD637的輸出接近輸入信號的真有效值。與理想的有效值之間的偏差主要是由于平均誤差的緣故。平均誤差包括了交流分量和直流分量。這兩個成分是輸入信號頻率f和平均時間常數的函數（：25毫秒/F）。圖9表明，平均誤差被定義

11、為交流分量峰值（紋波）和直流誤差。上述定義的交流紋波分量大致由下列表達式來提供。（表達式見美信官網數據手冊）此紋波對測量的準確性造成了顯著的不確定性。這種不確定性，可以通過使用一個后置濾波網絡，或通過增加的值的平均電容來顯著地減少。直流誤差以頻率的形式顯示，主要與AD637的輸出處的偏移有關，并有如下關系：（表達式見美信官網數據手冊）由于被Cav設定的平均時間常數，直接決定了在計算有效值期間有效值轉換器保持輸入信號的時間，所以直流誤差的大小僅由Cav決定，而不受后置濾波的影響。通過增加平均電容值可以大大降低交流紋波分量的平均誤差。但是有兩個主要的缺點：平均電容值變得非常大，并且AD637的穩定

12、時間是與平均電容值成正比增加的（TS= 115毫秒/F）。降低紋波的優選方法是通過使用后置濾波器網絡，如圖11中示出。這個網絡可以配置成一階或2階。對于大多數應用，一階濾波器在整體紋波和建立時間之間給出最好的平衡。圖12示出了在標準的測量均方根的電路連接條件下，Cav，正弦波頻率，平均誤差值三者之間的函數關系。圖12的右側示出了1的穩定時間。圖13示出了平均誤差，信號頻率的穩定時間，以及平均電容值之間的關系。圖13繪制了濾波電容值是3.3倍的平均電容值下的曲線。這個比例的大小設置使AC和DC誤差等于50 Hz。作為一個例子，通過使用一個1F的平均電容和一個3.3F的濾波電容，為60赫茲的輸入信

13、號的紋波從只使用平均電容下的5.3降到使用一階濾波器條件下的0.15。這給使得紋波降低了30倍，而建立時間僅增加了3倍。濾波器電容器C2和濾波電容器Cav的值，可以根據所需的平均誤差和穩定時間配合圖13來計算出來。輸入信號的對稱性平均誤差的大小也有影響。表5給出了不同類型的60 Hz的輸入信號的實際條件下的值。這些電容值可以直接縮放的頻率不是60赫茲的情況下，也就是說，例如，對于30赫茲，這些值被加倍，對于120赫茲，他們被減半。對于那些對紋波極其敏感的應用，建議使用兩階配置。這種配置最大限度地減少電容值和穩定時間，同時最大限度地提高了性能。FREQUENCY RESPONSEAD637在不同

14、信號電平條件下的頻率響應如圖15中所示。虛線表明的上限頻率受到1，10，和±3分貝附加誤差的限制。例如，請注意，對于一個2 V rms輸入，限制1的附加誤差，這樣允許的最高頻率為200 kHz。 一個200 mV信號，在附加誤差為1的限制下，最高可達100 kHz。 為了充分利用AD637的寬帶寬特性，在選擇輸入緩沖放大器方面必須注意。為了確保輸入信號能準確地傳遞給轉換器，輸入緩沖器的3分貝帶寬一定要大于AD637的帶寬。注意：轉換率在應用中的重要性。例如， 一個1有效值為1V，5MHz的正弦波輸入信號所需的最小壓擺率為44 V /s的。用戶請注意，這是上面指的是上升或下降的二者共同

15、需要的最小壓擺率，所以緩沖放大器的選擇必須謹慎，因為有些放大器上升沿和下降沿的壓擺率之間存在差異。AD845是一個精確的符合要求的的輸入緩沖區，建議使用。AC MEASUREMENT ACCURACY AND CREST FACTOR在確定交流測量準確性時，波峰因素往往被忽視。波峰因數被定義為信號振幅峰值與信號有效值（CF = Vp/ Vrms）的比。最常見的波形，如正弦波和三角波，具有相對較低的波峰因素（2）。低占空比的脈沖序列，如發生在開關電源和可控硅電路的波形，有較高的波峰因素。例如，一個占空比為1的矩形脈沖序列的波峰因數為10。圖18這條曲線顯示了，有效值為1 V的輸入信號在波峰因素從

16、1到11變化過程中額外讀數錯誤的情況。用于此測試的是一個矩形脈沖序列（脈沖寬度為100s），有效值測量中它是最壞情況下的波形，（峰中包含了所有的能量）。占空和波峰的振幅不斷變化以產生從l至10的波峰因素，同時保持恒定的輸入信號的有效值是1V。 CONNECTION FOR dB OUTPUT AD637的另一特征，是對數，或以分貝，輸出。計算分貝的內部電路，在超過60 dB的范依然工作的很好。圖20示出了dB測量連接。用戶選擇了通0dB級別，通過設置R1選擇了適當的0 dB參考電流，設置取消了從平方/除法器電路輸出電流在期望的0 dB點（which is set to cancel the l

17、og output current from the squarer/divider circuit at the desired 0 dB point.？）。外部的運算放大器是用來提供一個更便捷的尺度和補償0.33/的分貝電路的溫度漂移。溫度電阻器R3，如圖20中所示，可以使用精密電阻株式（型號PT146）。有關其他信息，請參閱其網站。LOW FREQUENCY MEASUREMENTS如果被測量的信號的頻率低于10赫茲，按照標準的有效值測量電路的連接方式進行連接，為了保證只有1的平均誤差，那么所需的平均電容值將變得非常大。圖21示出了一種替代方法，來完成低頻信號的有效值測量。平均電路的時間

18、常數是由R和CAV1的決定，在此電路中，存在0.5秒/F的CAV的關系。該電路以20:1的比例縮減了平均電容值，可以使用高品質的鉭電容。我們建議，用兩階Sallen-Key濾波器，來獲得低的紋波，并盡量減少的平均電容值，如圖21中所示。如果感興趣的頻率低于1赫茲，或如果平均電容器值仍然太大，則20:1的比率可以增加。這是通過增加R值來實現的。如果這樣做了，則建議使用一個低輸入電流，低失調電壓的放大器來代替內部的緩沖放大器，如AD548。盡量減少由放大器的輸入電流和較大的電阻的組合引入的偏移誤差是必要的。VECTOR SUMMATION 矢量求和，可以通過使用兩個AD637s完成，如在圖22中示出